納米力學(xué)材料測(cè)試

納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)的基本力學(xué)（彈性，熱和動(dòng)力過程）的一個(gè)分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。作為基礎(chǔ)科學(xué)，納米力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)原理（基本觀察）為基礎(chǔ)，包括：一般力學(xué)原理和物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學(xué)性質(zhì)（彈性，熱和動(dòng)力過程）的納米科學(xué)的一個(gè)分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。納米力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)，固態(tài)物理，統(tǒng)計(jì)力學(xué)，材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。納米力學(xué)測(cè)試需要使用專屬的納米力學(xué)測(cè)試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。納米力學(xué)材料測(cè)試

將近場(chǎng)聲學(xué)和掃描探針顯微術(shù)相結(jié)合的掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)是近些年來發(fā)展的納米力學(xué)測(cè)試方法。掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)有多種應(yīng)用模式，如超聲力顯微術(shù)(ultrasonic force microscopy，UFM)、原子力聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy，AFAM)、超聲原子力顯微術(shù)(ultrasonic atomic force microscopy，UAFM)，掃描聲學(xué)力顯微術(shù)(scanning acoustic force microscopy，SAFM)等。在以上幾種應(yīng)用模式中，以基于接觸共振檢測(cè)的AFAM 和UAFM 這兩種方法應(yīng)用較為普遍，有時(shí)也將它們統(tǒng)稱為接觸共振力顯微術(shù)(contact resonance force microscopy，CRFM)。廣州新能源納米力學(xué)測(cè)試原理納米力學(xué)測(cè)試可以解決納米材料在高溫、低溫和高壓等極端環(huán)境下的力學(xué)問題，提高納米材料的穩(wěn)定性和可靠性。

較大壓痕深度1.5 μ m時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，其中納米硬度平均值為0.46GPa，而用傳統(tǒng)硬度計(jì)算方法得到的硬度平均值為0.580GPa，這說明傳統(tǒng)硬度計(jì)算方法在微納米硬度測(cè)量時(shí)誤差較大，其原因就是在微納米硬度測(cè)量時(shí)，材料變形的彈性恢復(fù)造成殘余壓痕面積較小，傳統(tǒng)方法使得計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生了偏差，不能正確反映材料的硬度值。圖片通過對(duì)不同載荷下的納米硬度測(cè)量值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，單晶鋁的納米硬度值并不是恒定的， 而是在一定范圍內(nèi)隨著載荷（壓頭位移）的降低而逐漸增大，也就是存在壓痕尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。圖3反映了納米硬度隨壓痕深度的變化。較大壓痕深度1μm時(shí)單晶鋁彈性模量與壓痕深度的關(guān)系。此外，納米硬度儀還可以輸出接觸剛、實(shí)時(shí)載荷等隨壓頭位移的變化曲線，試驗(yàn)者可以從中獲得豐富的信息。

除了采用彎曲振動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)量外，Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式測(cè)量側(cè)向接觸剛度的理論基礎(chǔ)。通過同時(shí)測(cè)量探針微懸臂的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，Hurley 和Turner提出了一種同時(shí)測(cè)量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進(jìn)行AFAM 定量化測(cè)試的方法，可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN，極大地?cái)U(kuò)展了這一方法的應(yīng)用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法，將接觸共振與脈沖力模式相結(jié)合，不只能測(cè)量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子，還可以測(cè)量針尖樣品之間黏附力的大小。利用納米力學(xué)測(cè)試，可以對(duì)納米材料的彈性形變和塑性形變進(jìn)行精細(xì)分析。

掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對(duì)于更軟的材料，在測(cè)試過程中接觸力有可能會(huì)對(duì)樣品造成損害?；谳p敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術(shù)是近年來發(fā)展的一項(xiàng)納米力學(xué)測(cè)試方法。通過同時(shí)激勵(lì)和檢測(cè)探針多個(gè)頻率的響應(yīng)或探針振動(dòng)的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動(dòng)的基頻和高次諧波成分等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品形貌、彈性等性質(zhì)的快速測(cè)量。只要是涉及探針兩個(gè)及兩個(gè)以上頻率成分的激勵(lì)和檢測(cè)，均可以歸為多頻成像技術(shù)。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠(yuǎn)小于接觸狀態(tài)下的作用力，因此基于輕敲模式的多頻成像技術(shù)適合于軟物質(zhì)力學(xué)性能的測(cè)量。納米力學(xué)測(cè)試對(duì)于理解納米材料在極端條件下的力學(xué)行為具有重要意義，如高溫、高壓等。海南涂層納米力學(xué)測(cè)試供應(yīng)

納米力學(xué)測(cè)試可應(yīng)用于納米材料、生物材料、涂層等領(lǐng)域的研究和開發(fā)。納米力學(xué)材料測(cè)試

原位納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)是一種用于材料科學(xué)領(lǐng)域的儀器，于2011年10月27日啟用。壓痕測(cè)試單元：（1）可實(shí)現(xiàn)70nN~30mN不同加載載荷，載荷分辨率為3nN；（2）位移分辨率：0.006nm，較小位移：0.2nm，較大位移：5um；（3）室溫?zé)崞疲?.05nm/s；（4）更換壓頭時(shí)間：60s。能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜或其他金屬或非金屬材料的壓痕、劃痕、摩擦磨損、微彎曲、高溫測(cè)試及微彎曲、NanoDMA、模量成像等功能。力學(xué)測(cè)試芯片大小只為幾平方毫米，亦可放置在電子顯微鏡真空腔中進(jìn)行原位實(shí)時(shí)檢測(cè)。納米力學(xué)材料測(cè)試